- 实验:测定玻璃的折射率
- 共208题
一块玻璃砖用两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过表面)。
现要测定此玻璃的析射率。给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、 P3、
P4)、带有刻度的直角三角板、量角器。实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个
相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa’表示镀银的玻璃表面,bb’表示另
一表面,如图所示。然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)。用P1、
P2的连线表示入射光线。
⑴为了测量折射率,大头针P3、P4应插在( )
A、玻璃砖aa’一侧 B、玻璃砖bb’一侧 C、玻璃砖aa’、 bb’两侧各插一枚
⑵试在题图中标出P3、P4的位置。然后,移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图
的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2,并写出主要作图步骤: 。
⑶写出θ1、θ2表示的折射率公式为n= .
正确答案
⑴B
⑵①过P1、P2作直线与bb′交于O;
②过P3、P4作直线与bb′交于O′;
③利用刻度尺找到OO′的中点M;
④过O点作bb′的垂线CD,过M点作
bb′的垂线与aa′相交与N,如图所示,
连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2。
⑶。
⑴P3、P4应插在玻璃砖bb’一侧⑵略⑶由光路图可知入射角为θ1,折射角为θ2
如图用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC;在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像________________,再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P3、P4,使P3________________,P4________________,记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45°,则该透光物质的折射率n=_______,并在图中正确地画出完整的光路图。
正确答案
被P2的像挡住;挡住P1、P2的像;挡住P1、P2的像和P3;
试题分析:用直角三棱镜测定介质的折射率与用平行玻璃砖测定玻璃的折射率实验方法相同,都是应用“插针法”。光线射入介质与AB边平行,因此与斜边CB的夹角为30°,则反射光线与CB的夹角也是30°,射向D点的光线与AB之间的夹角为120°,法线与AB垂直,因此D点的入射角为30°。根据光路可逆和斯涅尔定律有。光路图如图所示。
如图所示,用某种透光物制成的直角三棱镜ABC;在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像让P2的像挡住,再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4,使P3________,P4__________。记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45°。则该透光物质的折射率n=________.
正确答案
挡住P1、P2的像; 挡住P3以及P1、P2的像; ;
试题分析:光在同一种介质中传播是沿直线传播的,所以传播路径是直线,故需要使挡住
的像;
挡住
以及
的像;
画出光路图,根据几何知识可得,MN方向的光线从AB界面射出时的角度为,已知出射角如AB界面的夹角为
,所以根据光的折射可得
点评:此题是用插针法测定玻璃砖的实验,基本原理是折射定律,要掌握确定入射光线和出射光线的方法,画光路图时要注意标上箭头.
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_________、A。
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意___________________和___________________。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图中手轮上的示数________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为_______mm。
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为__________nm。
正确答案
(1)E D B(2)单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行(3)13.870 2.310(4),6.6×102
试题分析:(1))为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝.
(2)在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行,使一个线光源变为频率相等的两个线光源.
(3)螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm. 图2的读数为:2.320mm,所以
根据可得
代入数据,λ=6.6×102nm.
点评:解决本题的关键掌握条纹的间距公式,以及会对螺旋测微器正确读数.
(1)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图.则:
甲同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
乙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)如图甲、乙所示是螺旋测微器和游标卡尺测量工件长度时的情形。螺旋测微器读数为_________mm。游标卡尺读数为__________mm。
正确答案
(1)偏小、不变(2) 6.721—6.724 、30.35
试题分析:(1)测定玻璃的折射率的实验原理是折射定律.若已画好玻璃砖界面aa′和bb′后,作光路图时,就以aa′为边界,根据实际的边界与作图的边界不同,作出光路图,比较将玻璃砖向上平移时,入射角和折射角的关系,分析误差情况.用图①测定折射率,玻璃中折射光线偏转大了,所以折射角增大,折射率减小;用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关,测得的折射率不变。
(2)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读;游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读。
螺旋测微器的固定刻度读数为6.0mm,可动刻度读数为0.01×72.1mm=0.721mm,所以最终读数为:6.721mm.
游标卡尺的固定刻度读数为3.0cm,游标尺上第2个刻度游标读数为0.05×7mm=0.35mm,所以最终读数为:30.35mm;
点评:本题关键是作出光路图,分析实际边界与作图边界不同时,测出的折射角与正确操作时折射角的关系相同.
解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
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